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布鲁克公司推出世界首台用于生物学结构解析的1.1GHz高分辨率超导NMR磁体

仪器信息网 2019/04/29 13:38:12 点击 245 次

加利福尼亚州阿西洛马-2019年4月8日-在第60届实验核磁共振会议上(ENC)今天,Bruker公司宣布在超高场(UHF)高分辨率NMR波谱学中取得突破性进展,该成果将应用于结构生物学和固有无序蛋白(IDPs)的研究。UHF NMR技术与X射线晶体学或低温EM等其它结构生物学分析方法互为补充,可以提供溶液和生理条件下的蛋白质分子动力学、功能性折叠以及与药物分子的结合等信息。

布鲁克在2018年末成功地推出了世界上第一台稳定且均匀的标准腔 Ascend 1.1GHz NMR磁体。该磁体的开发旨在满足科学家们在研究更大分子量的蛋白质,功能无序性和大分子复合物过程中日益增加的灵敏度和更高分辨率的科学需求。最近几个月,Bruker和一些重要的UHF合作者在Bruker瑞士的GHz级磁体工厂通过一系列高分辨率和固态NMR实验展示了这一前沿技术的强大功能和优势。

多年来,高分辨率NMR仅限于23.5特斯拉的磁场,相当于1.0GHz的质子(1H)共振频率。这个限值是由金属低温超导体(LTS)的物理性质决定的,第一台Avance® 1000 NMR波谱仪是2009年在法国里昂的超高场磁共振中心实现的。

高温超导磁体(HTS)最早发现于20世纪80年代,它为在低温下获得更高磁场打开了一扇大门,但YBCO HTS磁带制造和超导磁体技术中的巨大的挑战使得UHF进一步发展直到最近都令人望而生畏。Bruker的新型高分辨率1.1GHz磁体的推出很好地证明了新的LTS-HTS混合磁体技术的可行性,在HTS材料制造,测试和磁带连接以及UHF磁体稳定,均匀性,淬火保护和动力控制领域都取得了巨大的进步。

布鲁克Biospin集团总裁Falko Busse博士说:“这款破纪录的25.9特斯拉NMR谱仪很好地展示了我们在LTS-HTS混合超导磁体领域以及UHF NMR探头和谱仪开发领域的技术能力”。“Bruker很自豪能够再次为生命科学研究界提供一种全新频率的NMR波谱仪,来推动生物化学,结构生物学和材料学走在研究的前沿。这个1.1GHz的系统也是我们开发第一个1.2GHz NMR磁体过程中的关键一步。”

来自意大利佛罗伦萨大学磁共振中心和化学系的Lucia Banci和Claudio Luchinat教授是布鲁克UHF项目的长期合作伙伴,有望完成世界上第一台高分辨率1.2GHz波谱仪。在1.1GHz系统上进行实验后,他们表示:“我们对关于UHF NMR的这一重要成就表示赞赏。我们用一个3毫米TCI超低温探头在这种场强下实现了1.1GHz,不能不说这一进步十分惊人,这让我们能够在原子分辨率水平上更详细地研究固有无序蛋白质的结构。在1.1GHz谱仪上采集的实验数据很好地展示了超高场NMR实验的优点,我们期待着不久的将来能够在1.2GHz谱仪上进行实验。”

“我们对布鲁克的UHF磁体技术印象深刻,这让我们可以和111 kHz魔角旋转(MAS)固态NMR探头一起进行测试。一位来自苏黎世联邦理工学院(ETH Zürich)的1.2GHz潜在用户Beat Meier教授这样说道,“明显提升的灵敏度将是生物和生物医学研究中成功的一个关键点,例如针对蛋白质复合物和阿尔茨海默-β纤维。”来自苏黎世联邦理工学院(ETH)的Matthias Ernst教授继续说道:“这种新仪器的灵敏度令人印象深刻,高速MAS下质子检测的新应用将成为可能。此类新型高温超导磁体的均匀性是无可挑剔的,符合我们对均匀性的严格要求,这也是领域里一直备受关注的问题。”

德国哥廷根马克斯普朗克生物物理化学研究所主任兼研究员的Christian Griesinger博士观察到:“结合静态X射线结构,这1.1GHz数据首次定量解释了FRET(福斯特共振能量转移)效率。这一量化结果为传感器研究开发人员进一步优化钙离子传感器打下了坚实的基础,钙离子传感器是利用空间分辨荧光分析技术测量神经元中钙浓度的关键点,因此也是神经生物学中必不可少的工具。我们期待着1.2GHz波谱仪的诞生,并把它用于目前的项目中来表征固有无序蛋白质的液滴和低聚物,这些蛋白质是许多疾病的主要参与者,例如神经变性和癌症。这些重要的无序系统目前无法用结构生物学中的其他方法,如X射线结晶学或低温电子显微镜,以埃分辨率进行研究。”

来自田纳西州孟菲斯市St. Jude儿童研究医院的结构生物学系主任Charalampos Kalodimos博士说,一旦工厂完成所有测试,他们有望获得世界上第一台1.1GHz NMR光谱仪。他又补充道:“我们期待着今年晚些时候,我们的机构将收到第一台1.1GHz NMR波谱仪。1.1GHz系统将是我们在动态分子机器领域进行研究的最重要的工具,例如对分子伴侣和蛋白激酶的研究。我们对布鲁克能够取得这一巨大的技术成就表示由衷的赞美。”

布鲁克公司今天还宣布,它已收到德国柏林Leibniz Forschung分子药理学研究所教授Hartmut Oschkinat和Adam Lange的1.2GHz NMR系统的额外采购订单。Bruker公司现在总共已收到九台1.2GHz NMR波谱仪的采购订单,到目前为止全部都在欧洲。

关于布鲁克公司

布鲁克公司致力于为科学家们创造有利条件,实现技术突破,并且开发一系列全新的应用程序,以便提高人们的生活质量。科学家们借助于布鲁克公司的高性能科学仪器以及高价值分析和诊断解决方案,能够在分子、细胞和微观层面对生命和物质进行研究和探索。布鲁克公司与客户密切合作,在生命科学分子研究、应用和制药应用、显微镜和纳米分析、工业应用、细胞生物学、临床前成像、临床表型组学和蛋白质组学研究,以及临床微生物学领域推动创新,提高生产力,并且为客户实施的方案和项目助一臂之力。


[来源:Bruker]
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